JP2012221098A - Coordinate detection device and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本技術は、静電容量の変化に基づいて検出対象の位置座標を検出する座標検出装置及び表示装置に関する。 The present technology relates to a coordinate detection device and a display device that detect a position coordinate of a detection target based on a change in capacitance.
近年、静電容量の変化に基づいて手指の位置を検出し、画面の表示や機器の動作を制御する電子機器が広く普及している。この種の静電容量センサとしては、平面内に配置された複数の電極各々の静電容量変化を検出し、平面内における手指の接触あるいは近接に基づいて入力位置を判定する方式が一般的である。 In recent years, electronic devices that detect the position of a finger based on a change in capacitance and control the display of a screen or the operation of the device have become widespread. As this type of capacitance sensor, a method of detecting a change in capacitance of each of a plurality of electrodes arranged in a plane and determining an input position based on contact or proximity of a finger in the plane is common. is there.
例えば特許文献1には、外径がそれぞれ合同である一方の検出電極と他方の検出電極からなる検出電極対を備えた座標入力装置が記載されている。各検出電極はほぼ直角三角形の平面形状を有し、各々の斜辺が相互に対向するように配置されることで、一方の検出電極の幅が第1方向に沿って狭くなっており、他方の検出電極の幅が第1方向に沿って広くなっている。上記検出電極対は、第1方向と直交する第2方向に複数組配列されており、上記座標入力装置は、各検出電極の静電容量変化に基づいて入力位置の座標を検出する。
For example,
特に上記座標入力装置は、一方の検出電極各々の容量変化量の総和(ΣCL)と、他方の検出電極各々の容量変化量の総和(ΣCR)との比(ΣCL/ΣCR)に基づいて、第1方向に沿った入力位置座標を算出するように構成されている。 In particular, the coordinate input device is based on the ratio (ΣCL / ΣCR) of the sum (ΣCL) of the capacitance change amounts of one detection electrode and the sum (ΣCR) of the capacitance change amounts of the other detection electrode. An input position coordinate along one direction is calculated.
しかしながら、上記特許文献1に記載のように一方の検出電極の容量変化量と他方の検出電極の容量変化量との比に基づいて入力位置座標を検出する方法では、上記第1方向に沿った指の位置に対する座標検出値の直線性が悪く、正確な座標検出が困難である。
However, in the method of detecting the input position coordinates based on the ratio between the capacitance change amount of one detection electrode and the capacitance change amount of the other detection electrode as described in
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、座標検出の性能を改善することができる座標検出装置及び表示装置を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present technology is to provide a coordinate detection device and a display device capable of improving the performance of coordinate detection.
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る座標検出装置は、複数の電極列と、処理ユニットとを具備する。
上記複数の電極列は、第1の電極と、第2の電極と、第3の電極とをそれぞれ有する。上記第1の電極は、第1の方向に延在し、上記第1の方向に関して上記第1の方向と直交する第2の方向に平行な寸法が漸次大きくなる第1の領域と、上記第1の方向に関して上記第2の方向に平行な寸法が漸次小さくなる第2の領域とを有する。上記第2の電極は、上記第1の方向に延在し、上記第1の領域と前記第2の方向に対向し、上記第1の方向に関して上記第2の方向に平行な寸法が漸次小さくなる。上記第3の電極は、上記第1の方向に延在し、上記第2の領域と上記第2の方向に対向し、上記第1の方向に関して上記第2の方向に平行な寸法が漸次大きくなる。上記複数の電極列は、上記第1の電極と上記第2の電極と上記第3の電極との組が上記第2の方向に配列されてなり、検出対象の近接に応じて静電容量が変化するように構成される。
上記処理ユニットは、上記複数の電極列各々の上記第1の電極の容量値の総和である第1の値と、上記複数の電極列各々の上記第2の電極の容量値の総和である第2の値と、上記複数の電極列各々の上記第3の電極の容量値の総和である第3の値と、上記第1の値と上記第2の値と上記第3の値との和である第4の値とをそれぞれ算出する。上記処理ユニットは、上記第2の値が上記第3の値よりも大きいときは、上記第1の値と上記第2の値との差と上記第4の値との比である第1の容量比に基づいて上記第1の位置座標を検出する。上記処理ユニットは、上記第2の値が上記第3の値よりも小さいときは、上記第3の値と上記第1の値との差と上記第4の値との比である第2の容量比に基づいて上記第1の位置座標を検出する。
In order to achieve the above object, a coordinate detection device according to an embodiment of the present technology includes a plurality of electrode arrays and a processing unit.
Each of the plurality of electrode rows includes a first electrode, a second electrode, and a third electrode. The first electrode extends in a first direction, and a first region in which a dimension parallel to a second direction orthogonal to the first direction is gradually increased with respect to the first direction; And a second region whose dimension parallel to the second direction is gradually reduced with respect to the first direction. The second electrode extends in the first direction, opposes the first region and the second direction, and a dimension parallel to the second direction with respect to the first direction is gradually reduced. Become. The third electrode extends in the first direction, opposes the second region with the second direction, and is gradually larger in dimension parallel to the second direction with respect to the first direction. Become. In the plurality of electrode arrays, a set of the first electrode, the second electrode, and the third electrode is arranged in the second direction, and the capacitance is increased according to the proximity of the detection target. Configured to change.
The processing unit includes a first value that is a sum of capacitance values of the first electrodes in each of the plurality of electrode rows and a sum of capacitance values of the second electrodes in each of the plurality of electrode rows. A value of 2; a third value that is a sum of capacitance values of the third electrodes of each of the plurality of electrode rows; and a sum of the first value, the second value, and the third value. The fourth value is calculated. When the second value is greater than the third value, the processing unit has a first ratio that is a ratio of the difference between the first value and the second value and the fourth value. The first position coordinate is detected based on the capacity ratio. When the second value is smaller than the third value, the processing unit is a ratio of a difference between the third value and the first value and a fourth value. The first position coordinate is detected based on the capacity ratio.
上記座標検出装置においては、上記第2の値が上記第3の値よりも大きいときは上記第1の容量比に基づいて、また、上記第2の値が上記第3の値よりも小さいときは、上記第2の容量比に基づいて、それぞれ上記第1の位置座標を検出するようにしている。これにより第1の方向に沿った座標検出値の直線性が良好に得られるため、第1の位置座標の検出精度を改善することができる。 In the coordinate detection device, when the second value is larger than the third value, based on the first capacity ratio, and when the second value is smaller than the third value. Are configured to detect the first position coordinates based on the second capacity ratio. Thereby, since the linearity of the coordinate detection value along the first direction can be satisfactorily obtained, the detection accuracy of the first position coordinate can be improved.
本技術の他の形態に係る座標検出装置は、複数の電極列と、処理ユニットとを具備する。
上記複数の電極列は、第1の電極と、第2の電極とをそれぞれ有する。上記第1の電極は、第1の方向に延在し、上記第1の方向に関して上記第1の方向と直交する第2の方向に平行な寸法が漸次大きくなる。上記第2の電極は、上記第1の方向に延在し、上記第1の電極と上記第2の方向に対向し、上記第1の方向に関して上記第2の方向に平行な寸法が漸次小さくなる。上記複数の電極列は、上記第1の電極と上記第2の電極との組が上記第2の方向に配列されてなり、検出対象の近接に応じて静電容量が変化するように構成される。
上記処理ユニットは、上記複数の電極列各々の上記第1の電極の容量値の総和である第1の値と、上記複数の電極列各々の上記第2の電極の容量値の総和である第2の値と、上記第1の値と上記第2の値の和である第3の値とをそれぞれ算出する。上記処理ユニットは、上記第1の値と上記第2の値との差と上記第3の値との比に基づいて、上記第1の方向に沿った上記検出対象の第1の位置座標を検出する。
A coordinate detection device according to another embodiment of the present technology includes a plurality of electrode arrays and a processing unit.
Each of the plurality of electrode rows includes a first electrode and a second electrode. The first electrode extends in a first direction, and a dimension parallel to a second direction perpendicular to the first direction with respect to the first direction is gradually increased. The second electrode extends in the first direction, faces the first electrode in the second direction, and is gradually smaller in dimension parallel to the second direction with respect to the first direction. Become. The plurality of electrode arrays are configured such that a set of the first electrode and the second electrode is arranged in the second direction, and the capacitance changes according to the proximity of the detection target. The
The processing unit includes a first value that is a sum of capacitance values of the first electrodes in each of the plurality of electrode rows and a sum of capacitance values of the second electrodes in each of the plurality of electrode rows. A value of 2, and a third value that is the sum of the first value and the second value are calculated. The processing unit calculates a first position coordinate of the detection target along the first direction based on a ratio between the difference between the first value and the second value and the third value. To detect.
上記座標検出装置においては、上記第1の値と上記第2の値との差と上記第3の値との比に基づいて、上記第1の方向に沿った上記検出対象の第1の位置座標を検出するようにしている。これにより第1の方向に沿った座標検出値の直線性が良好に得られるため、第1の位置座標の検出精度を改善することができる。 In the coordinate detection device, the first position of the detection target along the first direction based on a ratio between the difference between the first value and the second value and the third value. Coordinates are detected. Thereby, since the linearity of the coordinate detection value along the first direction can be satisfactorily obtained, the detection accuracy of the first position coordinate can be improved.
本技術の一形態に係る表示装置は、複数の電極列と、表示素子と、処理ユニットとを具備する。
上記複数の電極列は、第1の電極と、第2の電極と、第3の電極とをそれぞれ有する。上記第1の電極は、第1の方向に延在し、上記第1の方向に関して上記第1の方向と直交する第2の方向に平行な寸法が漸次大きくなる第1の領域と、上記第1の方向に関して上記第2の方向に平行な寸法が漸次小さくなる第2の領域とを有する。上記第2の電極は、上記第1の方向に延在し、上記第1の領域と前記第2の方向に対向し、上記第1の方向に関して上記第2の方向に平行な寸法が漸次小さくなる。上記第3の電極は、上記第1の方向に延在し、上記第2の領域と上記第2の方向に対向し、上記第1の方向に関して上記第2の方向に平行な寸法が漸次大きくなる。上記複数の電極列は、上記第1の電極と上記第2の電極と上記第3の電極との組が上記第2の方向に配列されてなり、検出対象の近接に応じて静電容量が変化するように構成される。
上記表示素子は、上記複数の電極列に対向する表示面を有する。
上記処理ユニットは、上記複数の電極列各々の上記第1の電極の容量値の総和である第1の値と、上記複数の電極列各々の上記第2の電極の容量値の総和である第2の値と、上記複数の電極列各々の上記第3の電極の容量値の総和である第3の値と、上記第1の値と上記第2の値と上記第3の値との和である第4の値とをそれぞれ算出する。上記処理ユニットは、上記第2の値が上記第3の値よりも大きいときは、上記第1の値と上記第2の値との差と上記第4の値との比である第1の容量比に基づいて上記第1の位置座標を検出する。上記処理ユニットは、上記第2の値が上記第3の値よりも小さいときは、上記第3の値と上記第1の値との差と上記第4の値との比である第2の容量比に基づいて上記第1の位置座標を検出する。
A display device according to an embodiment of the present technology includes a plurality of electrode rows, a display element, and a processing unit.
Each of the plurality of electrode rows includes a first electrode, a second electrode, and a third electrode. The first electrode extends in a first direction, and a first region in which a dimension parallel to a second direction orthogonal to the first direction is gradually increased with respect to the first direction; And a second region whose dimension parallel to the second direction is gradually reduced with respect to the first direction. The second electrode extends in the first direction, opposes the first region and the second direction, and a dimension parallel to the second direction with respect to the first direction is gradually reduced. Become. The third electrode extends in the first direction, opposes the second region with the second direction, and is gradually larger in dimension parallel to the second direction with respect to the first direction. Become. In the plurality of electrode arrays, a set of the first electrode, the second electrode, and the third electrode is arranged in the second direction, and the capacitance is increased according to the proximity of the detection target. Configured to change.
The display element has a display surface facing the plurality of electrode rows.
The processing unit includes a first value that is a sum of capacitance values of the first electrodes in each of the plurality of electrode rows and a sum of capacitance values of the second electrodes in each of the plurality of electrode rows. A value of 2; a third value that is a sum of capacitance values of the third electrodes of each of the plurality of electrode rows; and a sum of the first value, the second value, and the third value. The fourth value is calculated. When the second value is greater than the third value, the processing unit has a first ratio that is a ratio of the difference between the first value and the second value and the fourth value. The first position coordinate is detected based on the capacity ratio. When the second value is smaller than the third value, the processing unit is a ratio of a difference between the third value and the first value and a fourth value. The first position coordinate is detected based on the capacity ratio.
本技術によれば、検出対象の大きさによる影響を低減し、位置座標の検出精度を改善することができる。 According to the present technology, it is possible to reduce the influence of the size of the detection target and improve the detection accuracy of the position coordinates.
以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present technology will be described with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
図1は、本技術の一実施形態に係る座標検出装置の概略構成を示す分解斜視図である。本実施形態の座標検出装置100は、例えば携帯情報端末、デジタルカメラ、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーションシステムのような各種電子機器の画面表示部に組み込まれ、ユーザインターフェースとしての表示装置を構成する。
<First Embodiment>
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a schematic configuration of a coordinate detection device according to an embodiment of the present technology. The coordinate
[座標検出装置]
座標検出装置100は、静電容量センサ1と、表示素子17と、駆動部18と、制御部19とを有する。なお、静電容量センサ1、表示素子17等を収容する筐体の図示は省略されている。
[Coordinate detector]
The coordinate
図2は、静電容量センサ1の構成を概略的に示す平面図である。静電容量センサ1は、検出エリアAを有する。静電容量センサ1は、表示素子17の操作面17a上に設置され、検出エリアAにおける検出対象(例えばユーザの指)の近接あるいは接触を静電容量の変化に基づいて検出するセンサパネルとして構成される。ここで、図1及び図2においてX軸は操作画面17aの横方向に平行な軸、Y軸は操作画面17aの縦方向に平行な軸、そしてZ軸は操作画面17aに垂直な軸をそれぞれ示す。
FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of the
静電容量センサ1は、図2に示すように、複数の電極列101、102、103、104、・・・、10Nと、これら電極列を支持する支持体14とを有する。各電極列は、支持体14の表面に、Y軸方向に沿って一定のピッチで配列されている。図2では、各電極列を+Y方向(第2の方向)に沿って順に電極列101、102、103、104、・・・、10Nと符示しているが、各電極列はそれぞれ同一の構成を有するため、本明細書においては、個別に説明する場合を除き、各電極列を「電極列10」と総称する。
As shown in FIG. 2, the
図2に示すように、電極列10は、第1の電極11と、第2の電極12と、第3の電極13との組で構成される。本実施形態において電極列10は、長さS及び幅Wの長方形を、X軸方向に各々延在する第1の電極11、第2の電極12及び第3の電極13に3分割した構造を有する。ここで、長さSはX軸方向に沿った電極列10の長さ寸法を示し、幅WはY軸方向に沿った電極列10の幅寸法を示す。図3は、一組の電極列10を示す拡大平面図である。
As shown in FIG. 2, the
第1の電極11は、X軸方向に平行な底辺11aを有し、その長さSは、検出エリアAの横寸法とほぼ同等とされている。すなわち、第1の電極11は、X軸方向に沿った検出エリアAの横寸法をカバーする長さ寸法を有している。
The
第1の電極11は、+X方向に平行な長さ方向に関して、+Y方向に平行な幅寸法が漸次大きくなる第1の領域111と、+X方向に関して上記幅寸法が漸次小さくなる第2の領域112とを有する。本実施形態において、第1の電極11は、その長さ方向の中央部に幅寸法の最大値を形成する2つの斜辺11b、11cを有する略二等辺三角形で形成されている。
The
第2の電極12は、第1の領域111とY軸方向に対向し、+X方向に関して、+Y方向に平行な幅寸法が漸次小さくなるように形成されている。本実施形態において、第2の電極12は、第1の電極11の底辺11aと平行であり底辺11aの略半分の長さの底辺12aと、第1の電極11の斜辺11bと対向する斜辺12bと、これらに隣接する隣辺12cとを有する略直角三角形で形成されている。第1の電極11の斜辺11bと第2の電極12の斜辺12bとは、X軸に関してそれぞれ同一の傾斜角を有しており、これら2つの斜辺11b、12bとの間には、一定の大きさの間隙が設けられている。上記間隙の大きさは特に限定されず、第1の領域111と第2の電極12との間の電気的絶縁を確保できる大きさがあればよい。
The
第3の電極13は、第2の領域112とY軸方向に対向し、+X方向に関して、+Y方向に平行な幅寸法が漸次大きくなるように形成されている。本実施形態において、第3の電極13は、第1の電極11の底辺11aと平行であり底辺11aの略半分の長さの底辺13aと、第1の電極11の斜辺11cと対向する斜辺13bと、これらに隣接する隣辺13cとを有する略直角三角形で形成されている。第1の電極11の斜辺11cと第2の電極12の斜辺13bとは、X軸に関してそれぞれ同一の傾斜角を有しており、これら2つの斜辺11c、13bとの間には、一定の大きさの間隙が設けられている。上記間隙の大きさは特に限定されず、第2の領域112と第3の電極13との間の電気的絶縁を確保できる大きさがあればよい。
The
第2の電極12と第3の電極13とは、間隙を介してX軸方向に相互に対向しており、第1の電極11の中央部を通るY軸方向に平行な直線に関して対称な形状を有している。
The
支持体14は、表示素子17の画像表示面(操作画面17a)に対向して配置される。支持基材14は、上述のように構成される複数の電極列10を支持し、各電極列10がY軸方向に所定ピッチで配列された状態を維持する。支持体14は、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PI(ポリイミド)、PC(ポリカーボネート)等のフレキシブルな電気絶縁性のプラスチックフィルムで形成される。これ以外にも、ガラス、セラミックス等のリジッドな材料が用いられてもよい。
The
また、支持体14は、プラスチックフィルムとガラス基板等との積層体で構成されてもよい。この場合、例えばプラスチックフィルムの一方の表面に各電極列10が形成され、当該プラスチックフィルムの他方の面に接着層を介してガラス基板が積層される。
Moreover, the
電極列10(第1〜第3の電極11〜13)及び支持体14は、それぞれ透光性を有する材料で形成される。例えば、電極列10は、ITO(インジウム錫酸化物)、SnO、ZnO等の透明導電酸化物で形成され、支持体14は、PETやPEN等の透明樹脂フィルムで形成される。これにより、静電容量センサ1を介して操作画面17aの表示画像が外部から視認可能とされる。
The electrode array 10 (first to
電極列10の形成方法は、特に限定されない。例えば、蒸着法、スパッタ法、CVD法等の薄膜形成手法を用いることで、電極列10を形成する導電膜が支持体14上に形成される。この場合、基板上に導電膜を形成した後、導電膜を所定形状にパターニングしてもよいし、レジストマスクが形成された基板の表面に導電膜を形成した後、レジストマスクとともに余分な導電膜を基板から除去(リフトオフ)してもよい。これ以外にも、めっき法、スクリーン印刷等の印刷法を用いて基板上に電極パターンを形成してもよい。
The method for forming the
電極列10はさらに、第1〜第3の電極11〜13を駆動部18に接続するための信号線(配線)を有する。本実施形態では、図3に示すように、第1の電極11の長さ方向の一端部に信号線11sが接続され、第2の電極12および第3の電極13の検出エリアAの外側に臨む一辺12c、13cに信号線12s、13sがそれぞれ接続されている。
The
信号線11s〜13sは、支持体14上において検出エリアAの外側の領域でそれ引き回され、図示しないコネクタ等の外部接続端子を介して駆動部18へ接続される。また、信号線11s〜13sは、各列の電極列10ごとにそれぞれ独立して形成されており、駆動部18へ共通に接続されている。
The signal lines 11 s to 13 s are routed in a region outside the detection area A on the
信号線11s〜13sは、電極列10の構成材料によって形成されてもよい。この場合、電極列10の形成と同時に信号線11s〜13sを形成することができる。一方、信号線11s〜13sは、非透光性の導電材料、例えばAl(アルミニウム)、Ag(銀)、Cu(銅)などの金属配線で形成されてもよい。この場合、比抵抗の低い材料で配線層を構成できるため、電極列10の静電容量変化を高感度で検出することが可能となる。更にこの場合、信号線11s〜13sが検出エリアAの外側に位置しているため、検出エリアAの外側が操作画面17aの有効画素領域外にある場合には、画像の視認性が信号線11s〜13sによって阻害されることはない。
The signal lines 11 s to 13 s may be formed of a constituent material of the
電極列10の長さSは、検出エリアAの横寸法に合わせて設定される。電極列10の長さSは、検出エリアAの横寸法と同等であってもよいし、それよりも大きくても小さくてもよい。要は、一つの電極列10によって、検出エリアAの全幅をカバーできる大きさに形成され、X軸方向に関して二つ以上の電極列10が並列しないように構成されている。
The length S of the
一方、電極列10の幅Wは、検出エリアAの縦寸法、検出対象の大きさ、Y軸方向の検出分解能などに応じて適宜設定される。本実施形態では、検出対象にユーザの指が想定されており、上記操作面に接触する指の大きさを考慮して例えば5mm〜10mmに設定されている。同様に、Y軸方向に沿った電極列10の配列数も特に限定されず、検出エリアAの縦寸法、検出対象の大きさ、Y軸方向の検出分解能などに応じて適宜設定される。
On the other hand, the width W of the
また、図3に示すように、第1の電極11の幅寸法と第2及び第3の電極12、13の幅寸法との総和は、+X方向に関して一定である。これにより、電極列全体の高さ寸法を一定とすることができるため、X軸方向に関する検出対象の位置に応じた検出感度のバラツキの発生を抑えることができる。
Further, as shown in FIG. 3, the sum of the width dimension of the
さらに、図1に示すように、静電容量センサ1は、各電極列10の表面を被覆する保護層15を有する。保護層15は、透光性を有するPETやPEN等の樹脂フィルムのほか、プラスチックプレート、ガラス板などで構成される。そして、保護層15の最表面が、ユーザによってタッチ操作される操作面を構成する。
Furthermore, as shown in FIG. 1, the
[駆動部]
各電極列10を駆動する駆動部18は、各電極11〜13へ供給される信号電圧を発生する信号発生回路と、電極11〜13の静電容量及びその変化を算出する演算回路とを含む。信号電圧は、電極11〜13を発振できる信号であれば特に限定されず、例えば、所定周波数のパルス信号、高周波信号、交流信号、さらには直流信号などを用いることができる。演算回路は、発振電極の静電容量あるいはその変化量を検出できる回路であれば特に限定されない。本実施形態の演算回路は、容量値を整数値(カウント値)に変換し、制御部19へ出力する。上記容量値は、電極の静電容量であってもよいし静電容量の変化量であってもよい。
[Drive part]
The
本実施形態では、いわゆるセルフキャパシタンス方式で各電極11〜13の静電容量及びその変化量が検出される。セルフキャパシタンス方式は、単電極方式とも呼ばれ、センシングに用いる電極は1つである。センシング用の電極は、接地電位に対して浮遊容量をもっており、人体(手指)などの接地された検出対象物が近づくと、当該電極の浮遊容量は増加する。上記演算回路は、この容量増加を検出することで、手指の近接や位置座標を算出する。
In the present embodiment, the capacitance of each of the
電極11〜13の発振順序すなわち走査方式は特に限定されず、幅方向(+X方向)に順次発振してもよいし、その逆方向(−X方向)に順次発振してもよい。また、各電極列の間においては、各列同時に発振する方式が採用されてもよいし、各列を順次(例えばY方向に)発振する方式が採用されてもよい。
The oscillation order of the
さらに、各電極列10の電極11〜13すべてを常に発振する方式に限られず、所定の電極を間引いて発振することも可能である。例えば、検出対象(ユーザの指など)の近接を検出するまでは各列の(または所定の間隔をおいて)第1の電極11のみを発振させ、検出対象が近接するに従って発振電極数を増加させてもよい。また、操作画面17aの表示形態によって、発振電極を選択することも可能である。例えば、指による入力操作が必要な画像が画面の左側に偏在している場合には、各列の第2の電極12のみ走査してもよいし、上記画像が画面の右側に偏在している場合には、各列の第3の電極13のみ走査してもよい。これにより、全ての電極を走査する場合と比較して、駆動に要する電極の削減を図ることができる。
Further, the method is not limited to the method of always oscillating all the
[制御部]
制御部19は、駆動部18の出力に基づいて、表示素子17の操作画面17aに表示される画像を制御するための制御信号を生成し、表示素子17へ出力する。制御部19は、典型的にはコンピュータで構成され、検出エリアAにおける指の操作位置、操作方向等を特定し、これらに応じた所定の画像制御を行う。例えば、操作位置に対応して画面上の画像を変更したり、操作方向に沿って画像を移動させたり等、ユーザの意図に即した画面の制御が実行される。
[Control unit]
Based on the output of the
制御部19は、さらに、座標検出装置100の他の機能を制御するための他の制御信号を生成してもよい。例えば、操作画面17a上の操作位置に応じて、通話機能、回線切替機能、辞書機能、文字情報等の入力機能、ゲーム機能等の各種機能の実行が挙げられる。
The
制御部19は、駆動部18と別回路で構成される例に限られず、駆動部18と一体化された回路で構成されてもよい。例えば、制御部19および駆動部18は、単一の半導体チップ(ICチップ)で構成可能である。駆動部18及び制御部19は、座標検出装置100の処理ユニットを構成する。
The
[座標検出装置の動作例]
次に、座標検出装置100の動作例について説明する。ここでは、静電容量センサ1を用いた指の入力操作位置(XY座標)の検出方法について説明する。なお、上述のように入力操作位置は、制御部19によって判定される。
[Operation example of coordinate detection device]
Next, an operation example of the coordinate
図4は、静電容量センサ1を用いた座標の検出方法の一例を説明する模式図である。静電容量センサ1は駆動部18によって駆動され、ユーザの指F(検出対象)の位置及び移動に応じた静電容量の変化を駆動部18へ出力する。駆動部18は、静電容量センサ1の各電極11〜13から出力される容量値をカウント値に変換し、それを制御部18へ出力する。制御部19は、各電極11〜13のカウント値に基づいて、後述するような演算方法で指FのX座標及びY座標をそれぞれ検出する。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a coordinate detection method using the
以下、各電極列について、中央に位置する第1の電極11を電極C1、C2、C3、C4、左側に位置する第2の電極12を電極L1、L2、L3、L4、右側に位置する第3の電極13を電極R1、R2、R3、R4とそれぞれ符示する。静電容量センサ1は4列の電極列Y1、Y2、Y3、Y4を有し、指Fの中心は、電極L3と電極C3との間に位置するものとする。その結果、駆動部18によって算出される各電極のカウント値の一例を図4に示す。
Hereinafter, for each electrode row, the
(Y座標の検出)
静電容量センサ1は、電極列10の各々が1つの検出グループを構成する。そこで、Y軸方向の操作位置は、電極列10を構成する電極L,C,Rの容量値の総和に基づいて検出対象の近接あるいは接触が検出される。制御部19は、複数の電極列の各列における電極L,C,Rの静電容量変化の総和(ΣYn(nは列番号))をそれぞれ算出し、それらの値に基づいて指FのY座標を検出する。
(Detection of Y coordinate)
In the
図5は、Y座標の検出方法を説明するフローチャートである。制御部19はまず、各電極列のカウント値を合算する(ST11)。次に制御部19は、電極列Y1、Y2、Y3、Y4の中心位置(Y1c、Y2c、Y3c、Y4c)とカウント合算値(ΣY1、ΣY2、ΣY3、ΣY4)とに基づいて、以下の計算式によってY位置の重心を計算し、指FのY座標を検出する(ST12,ST13)。
Y位置=(ΣY1・(Y1c)+ΣY2・(Y2c)+ΣY3・(Y3c)+ΣY4・(Y4c))
/(ΣY1・ΣY2・ΣY3・ΣY4) (1)
FIG. 5 is a flowchart for explaining a method of detecting the Y coordinate. First, the
Y position = (ΣY 1・ (Y 1 c) + ΣY 2・ (Y 2 c) + ΣY 3・ (Y 3 c) + ΣY 4・ (Y 4 c))
/ (ΣY 1 , ΣY 2 , ΣY 3 , ΣY 4 ) (1)
ここで、電極列の中心位置は、各電極列の中心部のY座標に相当し、ここではY1c=2(mm)、Y2c=6(mm)、Y3c=10(mm)、Y4c=14(mm)とする。これらの値を(1)式に代入すると、Y位置は((0×14)+(1×10)+(10×6)+(3×2))/(0+1+10+3)=5.42(mm)と検出される。 Here, the center position of the electrode row corresponds to the Y coordinate of the center portion of each electrode row, and here Y 1 c = 2 (mm), Y 2 c = 6 (mm), Y 3 c = 10 (mm ), Y 4 c = 14 (mm). Substituting these values into equation (1), the Y position is ((0x14) + (1x10) + (10x6) + (3x2)) / (0 + 1 + 10 + 3) = 5.42 (mm) is detected.
(X座標の検出)
次に、図6に示すように任意の電極列10の直上で指Fを+X方向に沿って一定速度で移動させたときの、各電極L,C,Dの静電容量の変化を説明する。図7(A)は電極Lの静電容量(カウント値)CLの時間変化、図7(B)は電極Cの静電容量(カウント値)CCの時間変化、図7(C)は電極Rの静電容量(カウント値)CRの時間変化をそれぞれ示している。
(X coordinate detection)
Next, changes in the capacitances of the electrodes L, C, and D when the finger F is moved at a constant speed along the + X direction immediately above an
図6に一点鎖線で示す位置から電極列10の長さ方向(X軸方向)中央部に向かって指Fが移動する場合を考える。電極Cは、+X方向に関して幅寸法が漸次大きくなる第1の領域111を有し、電極Lは、+X方向に関して幅寸法が漸次小さくなるように形成されている。したがって、+X方向への指Fの移動に応じて、指Fと電極C(第1の領域111)との重なり領域は次第に大きくなるが、指Fと電極Lとの重なり領域は次第に小さくなる。静電容量の値は指Fとの重なり領域の大きさにほぼ比例するため、図7(B)に示すように電極Cの静電容量は次第に大きくなり、長さ方向中央位置(Xc)で最大値に達する。反対に、図7(A)に示すように電極Lの静電容量は次第に小さくなり、長さ方向中央位置(Xc)で最小値をとる。その間、電極Rは、指Fと重なり合わないため、その静電容量の変化はゼロである。
Consider a case where the finger F moves from the position indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 6 toward the center in the length direction (X-axis direction) of the
同様に、電極列10の長さ方向中央部から図6に実線で示す位置まで指Fが移動する場合を考える。電極Cは、+X方向に関して幅寸法が漸次小さくなる第2の領域112を有し、電極Rは、+X方向に関して幅寸法が漸次大きくなるように形成されている。したがって、+X方向への指Fの移動に応じて、指Fと電極C(第2の領域112)との重なり領域は次第に小さくなるが、指Fと電極Rとの重なり領域は次第に大きくなる。その結果、図7(B)に示すように電極Cの静電容量は次第に小さくなり、反対に、図7(C)に示すように電極Rの静電容量は次第に大きくなる。その間、電極Lは、指Fと重なり合わないため、その静電容量の変化はゼロである。
Similarly, consider the case where the finger F moves from the center in the length direction of the
本実施形態において、電極列10はその長さ方向に関して幅寸法が一定であるため、指Fの操作位置に関係なく、X軸方向に関して指Fの検出感度を一定にすることができる。また、電極Cが二等辺三角形状で形成されており、電極L,Rがそれぞれ対称な形状を有しているため、第1の領域111側と第2の領域112側とにおける検出感度のバラツキをなくすことができる。これにより、X軸方向における指Fの操作位置を高精度に検出することが可能となる。
In this embodiment, since the width dimension of the
また、本実施形態において、電極Cと電極Lとの境界部、および、電極Cと電極Rとの境界部は、それぞれ直線的な斜辺11b、11c、12b、13bで形成されている。これにより、X軸方向に沿った検出対象の位置と各々の電極間における容量比との間に所定の比例関係をもたせて、安定した検出感度を確保することができる。
In the present embodiment, the boundary between the electrode C and the electrode L and the boundary between the electrode C and the electrode R are formed by
次に、制御部19によるX座標の算出方法について説明する。
Next, a method for calculating the X coordinate by the
本実施形態において、制御部19は、各電極列10の電極C(C1、C2、C3、C4)の容量値の総和(ΣC)と、各電極列10の電極L(L1、L2、L3、L4)の容量値の総和(ΣL)と、各電極列10の電極R(R1、R2、R3、R4)の容量値の総和(ΣR)と、これら各電極の容量値の総和(ΣLCR(=ΣL+ΣC+ΣR))とをそれぞれ算出する。制御部19は、ΣLがΣRよりも大きいときは、ΣCとΣLとの差とΣLCRとの比である第1の容量比(P1)に基づいて指FのX座標を検出する。一方、制御部19は、ΣLがΣRよりも小さいときは、ΣRとΣCとの差とΣLCRとの比である第2の容量比(P2)に基づいて指FのX座標を検出する。
In the present embodiment, the
図8(A)〜(C)は、指Fの操作位置によるΣLとΣRとの大小関係を示す静電容量センサの模式図である。上述のように指Fの検出に際しては、複数の電極列10において個々の電極L,C,Rの容量値の総和と、全ての電極L,C,Rの容量値の総和が参照される。セルフキャパシタンス方式の静電容量センサにおいては、指Fが操作領域の左方に位置しているときはΣL>ΣRとなり(図8(A))、指Fが操作領域の右方に位置しているときはΣL<ΣRとなる(図8(C))。一方、指Fが操作領域の中央に位置しているときは、ΣL≒ΣRとなる(図8(B))。
8A to 8C are schematic diagrams of the capacitance sensor showing the magnitude relationship between ΣL and ΣR depending on the operation position of the finger F. FIG. As described above, when the finger F is detected, the sum of the capacitance values of the individual electrodes L, C, and R and the sum of the capacitance values of all the electrodes L, C, and R in the plurality of
図9は、X座標の検出方法を説明するフローチャートである。制御部19はまず、各列の電極L,C,Rについて容量値の総和(ΣL,ΣC,ΣR)をそれぞれ算出する(ST21)。次に制御部19は、ΣLとΣRの大きさを比較する(ST22)。そして制御部19は、ΣL>ΣRの場合には以下の(2)式によって第1の容量比P1を算出し指FのX座標を検出する(ST23,ST26)。一方、制御部19は、ΣL<ΣRの場合には以下の(3)式によって第2の容量比P2を算出し指FのX座標を検出する(ST24,26)。さらに制御部19は、ΣL=ΣRの場合には、電極Cの長さ方向(X軸方向)の中央部に指Fがあると判定し、それをX座標とする(ST25,ST26)。
P1=(ΣC−ΣL)/ΣLCR (2)
P2=(ΣR−ΣC)/ΣLCR (3)
FIG. 9 is a flowchart for explaining an X coordinate detection method. First, the
P1 = (ΣC−ΣL) / ΣLCR (2)
P2 = (ΣR−ΣC) / ΣLCR (3)
本実施形態においては、ΣLとΣRとの大小関係に応じて使い分けられる第1の容量比P1及び第2の容量比P2に基づいてX座標を検出するようにしているので、X軸方向に沿った座標検出値の直線性が良好に得られ、X座標の検出精度を改善することができる。 In the present embodiment, since the X coordinate is detected based on the first capacity ratio P1 and the second capacity ratio P2 that are selectively used according to the magnitude relationship between ΣL and ΣR, the X axis direction is detected. Therefore, the linearity of the detected coordinate value can be obtained well, and the detection accuracy of the X coordinate can be improved.
図10(A),(B)に、算出方法の異なる2つの座標検出方法によって算出されたX座標の検出値の一例をそれぞれ示す。図10(A)は本実施形態のように所定の2つの電極の容量値の差分に基づいて算出されたX座標値を示し、図10(B)は所定の2つの電極の容量値の比率に基づいて算出されたX座標値を示している。図10(A),(B)の結果から明らかなように、本実施形態の方がX軸方向に沿ってカウント値の良好な直線性が得られる。 FIGS. 10A and 10B show examples of detected values of the X coordinate calculated by two coordinate detection methods having different calculation methods. FIG. 10A shows the X coordinate value calculated based on the difference between the capacitance values of the two predetermined electrodes as in this embodiment, and FIG. 10B shows the ratio of the capacitance values of the two predetermined electrodes. The X coordinate value calculated based on is shown. As is apparent from the results of FIGS. 10A and 10B, the present embodiment provides better linearity of the count value along the X-axis direction.
本実施形態においては、ΣL−ΣRの算出に際して所定の閾値が設定されてもよい。すなわち制御部19は、ΣLとΣRとの差が第1の閾値(A1)を超えるとき(ΣL−ΣR>A1)は、第1の容量比P1に基づいてX座標を検出し、ΣLとΣRとの差が第1の閾値よりも小さい第2の閾値(A2)未満のとき(ΣL−ΣR<A2)は、第2の容量比P2に基づいてX座標を検出してもよい。この場合、ΣLとΣRとの差が第2の閾値(A2)以上第1の閾値(A1)以下のとき(A2≦ΣL−ΣR≦A1)は、X座標は電極Cの長さ方向の中央部と判定される。
In the present embodiment, a predetermined threshold value may be set when calculating ΣL−ΣR. That is, when the difference between ΣL and ΣR exceeds the first threshold (A1) (ΣL−ΣR> A1), the
これによりカウント値の検出誤差による座標値のバラツキを抑制し、検出精度を改善することができる。閾値A1,A2の大きさは特に限定されず、電極の形状、大きさ、カウント値の検出分解能等に応じて適宜設定可能である。また、閾値A1,A2の大小関係も特に限定されず、例えばA2=−A1と設定することができる。 As a result, variations in coordinate values due to detection errors in the count value can be suppressed, and detection accuracy can be improved. The magnitudes of the thresholds A1 and A2 are not particularly limited, and can be set as appropriate according to the shape and size of the electrodes, the detection resolution of the count value, and the like. Further, the magnitude relationship between the thresholds A1 and A2 is not particularly limited, and for example, A2 = −A1 can be set.
また本実施形態では、図11(A)に示すように、第1の容量比P1と第2の容量比とは電極Cの長さ方向中央位置Xcにおいてカウント値の推移が不連続となる。そこで制御部19は、X軸方向に関する電極Cの中央位置Xcにおける第1の容量比P1と第2の容量比P2とが同一となるように、第1の容量比P1及び第2の容量比P2の少なくとも一方にオフセット係数を加算する。これにより、電極列10の長さ方向に関してX座標の連続性が得られる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 11A, the transition of the count value between the first capacitance ratio P1 and the second capacitance ratio is discontinuous at the longitudinal center position Xc of the electrode C. Therefore, the
上記オフセット係数は、図11(A)に示すXc位置における第1の容量比P1と第2の容量比P2とのカウント値の差分Bを相殺できる大きさであればよく、Bの値を第1の容量比の計算式に加算してもよいし、図10(B)に示すように第2の容量比P2に加算してもよい。あるいは、B=b1+b2としたときに、第1の容量比P1に第1の係数b1を加算し、第2の容量比P2に係数b2を加算してもよい。 The offset coefficient only needs to be large enough to cancel the difference B between the count values of the first capacitance ratio P1 and the second capacitance ratio P2 at the Xc position shown in FIG. It may be added to the calculation formula for the capacity ratio of 1, or may be added to the second capacity ratio P2 as shown in FIG. Alternatively, when B = b1 + b2, the first coefficient b1 may be added to the first capacity ratio P1, and the coefficient b2 may be added to the second capacity ratio P2.
さらに容量値のカウント値は、電極列10と指Fとの対向面積による影響を受ける。図12(A)〜(C)は、指Fの大きさと電極間の容量差(ΣC−ΣL、ΣR−ΣC)との関係の一例を示す。ここでは、直径8mm、10mm及び12mmの金属棒の先端を電極列10の長手方向に沿って移動させたときの容量変化から電極間の容量差を算出した。図12に示すように、電極列10と金属棒との対向面積が大きいほど、電極間の容量差の変化率(直線の傾き)は大きくなることがわかる。
Further, the count value of the capacitance value is affected by the facing area between the
本実施形態では、容量比P1,P2の算出に際して、電極間の容量差を全ての電極の全カウント値(ΣLCR)で除しているため、電極間の容量差のみの場合と比較して、検出対象との対向面積の相違による容量差の変化率の変動は小さい。すなわち電極間の容量差をΣLCRで除することによって検出対象の大きさの規格化を図ることができ、これにより検出対象の大きさによる影響が低減され、精度の高い座標検出が可能となる。 In the present embodiment, when calculating the capacitance ratios P1 and P2, the capacitance difference between the electrodes is divided by the total count value (ΣLCR) of all the electrodes, so compared with the case of only the capacitance difference between the electrodes, The change in the change rate of the capacity difference due to the difference in the facing area from the detection target is small. That is, by dividing the capacitance difference between the electrodes by ΣLCR, the size of the detection target can be standardized, thereby reducing the influence of the size of the detection target and enabling highly accurate coordinate detection.
さらに制御部19は、複数の電極列10と指Fとの対向面積に基づく第1及び第2の容量比P1,P2の変化率変動を抑制するための補正係数をΣLCRに乗算することで、X座標の検出値を補正するように構成されてもよい。これにより、異なる大きさの検出対象に対して容量変化率の一定化を図ることが可能となる。その演算式の一例を以下に示す。
P1=(ΣC−ΣL)/(ΣLCR・d1)+b1 (4)
P2=(ΣR−ΣC)/(ΣLCR・d2)+b2 (5)
Further, the
P1 = (ΣC−ΣL) / (ΣLCR · d1) + b1 (4)
P2 = (ΣR−ΣC) / (ΣLCR · d2) + b2 (5)
ここで、補正係数d1,d2は、それぞれ同一の値であってもよいし異なる値であってもよい。補正係数d1,d2は、1を超える値であってもよいし、1未満の数値であってもよい。補正係数d1,d2は、大きさの異なる複数の検出対象を用いた容量比P1,P2の変化率を基に決定することができる。なおb1,b2は、上述したオフセット係数である。 Here, the correction coefficients d1 and d2 may be the same value or different values. The correction coefficients d1 and d2 may be values greater than 1 or numerical values less than 1. The correction coefficients d1 and d2 can be determined based on the rate of change of the capacity ratios P1 and P2 using a plurality of detection targets having different sizes. B1 and b2 are the offset coefficients described above.
また、第1の容量比P1の算出に際しては、ΣRは実質的には不要となることが多い。このため、第1の容量比P1の算出に際してΣRの補正項が加えられてもよい。同様に、第2の容量比P2の算出に際してΣLの補正項が加えられてもよい。それらの計算式の一例を以下に示す。
P1=(ΣC−ΣL−ΣR)/(ΣLCR・d1)+b1 (6)
P2=(ΣL+ΣR−ΣC)/(ΣLCR・d2)+b2 (7)
In calculating the first capacity ratio P1, ΣR is often substantially unnecessary. Therefore, a correction term for ΣR may be added when calculating the first capacity ratio P1. Similarly, a correction term of ΣL may be added when calculating the second capacity ratio P2. An example of those calculation formulas is shown below.
P1 = (ΣC−ΣL−ΣR) / (ΣLCR · d1) + b1 (6)
P2 = (ΣL + ΣR−ΣC) / (ΣLCR · d2) + b2 (7)
[実験例]
本発明者らは、図13に示す電極構造の静電容量センサを用いて、上記(6),(7)式におけるオフセット係数b1,b2及び補正係数d1,d2をそれぞれ定めた。図示する静電容量センサ2は、電極Cと電極Lと電極Rとの組からなる電極列20をY軸方向に配列した構成を有する。ここで、静電容量センサ2は、3インチワイドの表示部に適用される大きさであり、ITOフィルムのITO層をエッチング加工することで各電極を形成した。電極列20の配列数は7列とした。
[Experimental example]
The inventors determined the offset coefficients b1 and b2 and the correction coefficients d1 and d2 in the equations (6) and (7) using the electrostatic capacitance sensor having the electrode structure shown in FIG. The illustrated
電極C,L,Rは、図2に示した電極11,12,13にそれぞれ対応する。各電極C,L,Rは、Y軸方向に隣接する2段の電極部Ca,Cb,La,Lb,Ra,Rbをそれぞれ有し、各電極部は電極間で互い違いに組み合わせて配置されている。
Electrodes C, L, and R correspond to
実験では、グランドに接地したφ8mmの金属棒を電極列20の直上に置き、+X方向へ一定速度で移動させながら、X軸方向に沿った所定のプロット位置で各電極L,C,Rの容量値を測定し、各プロット位置のΣL,ΣC,ΣRをそれぞれ算出した。φ10mm及び12mmの金属棒についても同様に、各プロット位置のΣL,ΣC,ΣRをそれぞれ算出した。そして、φ8mm、φ10mm、φ12mmの各金属棒のΣL、ΣC、ΣRの平均値をそれぞれ算出し、次式のように補正値d1,d2及びオフセット係数b1,b2をそれぞれ決定した。
P1=(ΣC−ΣL−ΣR)/(ΣLCR/60)−479 (6)’
P2=(ΣL+ΣR−ΣC)/(ΣLCR/60)+483 (7)’
In the experiment, a φ8 mm metal rod grounded to the ground is placed immediately above the
P1 = (ΣC−ΣL−ΣR) / (ΣLCR / 60) −479 (6) ′
P2 = (ΣL + ΣR−ΣC) / (ΣLCR / 60) +483 (7) ′
<第2の実施形態>
続いて本技術の他の実施形態について説明する。図14は、本実施形態に係る静電容量センサ3の概略平面図である。以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
<Second Embodiment>
Next, another embodiment of the present technology will be described. FIG. 14 is a schematic plan view of the
本実施形態の静電容量センサ3は、第1の電極31と第2の電極32との組で構成された電極列30を有する。電極列30は、支持体14上にY軸方向に配列されている。第1の電極31は、X軸方向に延在し、+X方向に関してY軸方向に平行な幅寸法が漸次大きくなるような直角三角形状を有する。第2の電極32は、X軸方向に延在し、+X方向に関してY軸方向に平行な幅寸法が漸次小さくなるような直角三角形状を有する。第1及び第2の電極31,32各々の斜辺は、Y軸方向に相互に対向している。
The
静電容量センサ3は、駆動部18(図1)により駆動される。駆動部18は、検出対象の近接に応じた各電極列30の静電容量の変化を検出し、制御部19(図1)へ出力する。制御部19は、各電極列30の第1の電極31(L)の容量値の総和(ΣL)と、各電極列30の第2の電極32(R)の容量値の総和(ΣR)と、これら各電極の容量値の総和(ΣLR(=ΣL+ΣR))とをそれぞれ算出する。そして制御部19は、ΣLとΣRとの差とΣLRとの容量比に基づいて指FのX座標を検出する。
The
本実施形態では、(ΣL−ΣR)/ΣLRの値に基づいてX座標を検出するようにしているので、X軸方向に沿った座標検出値の直線性が良好に得られ、X座標の検出精度を改善することができる。 In this embodiment, since the X coordinate is detected based on the value of (ΣL−ΣR) / ΣLR, the linearity of the coordinate detection value along the X-axis direction can be obtained satisfactorily, and the X coordinate is detected. Accuracy can be improved.
一方、Y座標の検出に際して、制御部19は、各電極列30における電極Lの容量値(ΣL)と電極Rの容量値(ΣR)との和(ΣLR)をそれぞれ算出し、それらに基づいてY軸方向に沿った検出対象のY座標を検出する。この場合、上述の第1の実施形態と同様に各電極列30の中心位置で重み付けがされてもよい。
On the other hand, when detecting the Y coordinate, the
以上、本技術の実施形態について説明したが、本技術は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 As mentioned above, although embodiment of this technique was described, this technique is not limited only to the above-mentioned embodiment, Of course, in the range which does not deviate from the summary of this technique, various changes can be added.
上述の第1の実施形態で説明した第1,第2の容量比に基づくX座標の検出方法において、各容量比の線形性を改善するための補正が制御部19によって行われてもよい。このような補正式としては、例えば以下のようなものが挙げられる。
P1=(((p・ΣC)−ΣL−ΣR/q))/((ΣL+(p・ΣC)+ΣR)・d1)+b1)+s (8)
P2=(((ΣL/r)+ΣR−(p・ΣC))/((ΣL+(p・ΣC)+ΣR)・d2)+b2)+s (9)
In the X-coordinate detection method based on the first and second capacity ratios described in the first embodiment, correction for improving the linearity of each capacity ratio may be performed by the
P1 = (((p · ΣC) −ΣL−ΣR / q)) / ((ΣL + (p · ΣC) + ΣR) · d1) + b1) + s (8)
P2 = (((ΣL / r) + ΣR− (p · ΣC)) / ((ΣL + (p · ΣC) + ΣR) · d2) + b2) + s (9)
ここで、pは、ΣCの強さを調整するための補正係数である。パターン形状や電極構成材料の抵抗値などによって電極Cの感度が比較的低い場合に線形性が悪くなるため、ΣCのカウント値を調整することで線形性を改善することができる。当該補正前の線形特性を図15(A)に、当該補正後の線形特性を図15(B)にそれぞれ示す。 Here, p is a correction coefficient for adjusting the strength of ΣC. Since the linearity deteriorates when the sensitivity of the electrode C is relatively low due to the pattern shape, the resistance value of the electrode constituent material, etc., the linearity can be improved by adjusting the count value of ΣC. The linear characteristic before the correction is shown in FIG. 15A, and the linear characteristic after the correction is shown in FIG. 15B.
また、q及びrは、検出対象の大きさに起因する不要カウント値の増加による線形性の悪化を抑制するための補正係数である。例えば図16(A),(B)に示すように、指Fとの対向面積が大きくなると計算に不要なΣRのカウント値が大きくなる。一方、計算に不要なカウント値を削除するために挿入された補正項(−ΣR,+ΣL)の値が大きいと、図17(A)に示すようにXc位置で屈曲点が出てしまう。そこで、最適化された補正係数q,rを挿入することによって、図17(B)に示すようにXc位置での高い線形性を確保することが可能となる。 Further, q and r are correction coefficients for suppressing deterioration of linearity due to an increase in unnecessary count value due to the size of the detection target. For example, as shown in FIGS. 16A and 16B, as the area facing the finger F increases, the count value of ΣR unnecessary for calculation increases. On the other hand, if the value of the correction term (−ΣR, + ΣL) inserted to delete the count value unnecessary for the calculation is large, a bending point appears at the Xc position as shown in FIG. Therefore, by inserting the optimized correction coefficients q and r, it is possible to ensure high linearity at the Xc position as shown in FIG.
そして、sは、算出された容量比P1,P2の値を正数値で処理するための補正係数である。図18(A)に当該補正前の容量比P1,P2を、図18(B)に当該補正後の容量比P1,P2をそれぞれ示す。 S is a correction coefficient for processing the values of the calculated capacity ratios P1 and P2 with positive values. FIG. 18A shows the capacitance ratios P1 and P2 before the correction, and FIG. 18B shows the capacitance ratios P1 and P2 after the correction.
一方、以上の各実施形態では、電極間における容量値の差分を全電極のカウント値(ΣLCR又はΣLR)で除算することで、検出対象の大きさによる容量比の値のバラツキを低減するようにしたが、このような演算は、検出対象の大きさだけでなく、静電容量センサ1や駆動部18、制御部19等の温度特性に起因する演算バラツキの低減にも効果的である。
On the other hand, in each of the above embodiments, by dividing the difference in the capacitance value between the electrodes by the count value (ΣLCR or ΣLR) of all the electrodes, the variation in the value of the capacitance ratio due to the size of the detection target is reduced. However, such a calculation is effective not only for the size of the detection target, but also for reducing calculation variations caused by the temperature characteristics of the
さらに以上の実施形態では、X軸方向が電極列の長手方向に、Y軸方向が電極列の配列方向にそれぞれ設定されたが、図19に示すようにX軸方向が電極列20の配列方向に、Y軸方向が電極列20の長手方向にそれぞれ設定されてもよい。図19は、電極列の構成例として図13に示した電極列20の構成を示している。
Furthermore, in the above embodiment, the X-axis direction is set to the longitudinal direction of the electrode array, and the Y-axis direction is set to the array direction of the electrode array. However, as shown in FIG. In addition, the Y-axis direction may be set in the longitudinal direction of the
図19において、Y方向の座標は、ΣLINE(n)(nはライン番号)×ライン重心の合算によって求めることができる。具体的には、以下の式によってY方向の座標に対応した値を得ることができる。
Y=Y1×ΣLINE(1)+Y2×ΣLIINE(2)+・・・+Y7×ΣLINE(7) (10)
In FIG. 19, the coordinate in the Y direction can be obtained by adding ΣLINE (n) (n is a line number) × line centroid. Specifically, a value corresponding to the coordinate in the Y direction can be obtained by the following equation.
Y = Y1 × ΣLINE (1) + Y2 × ΣLIINE (2) + ... + Y7 × ΣLINE (7) (10)
さらに、Y座標の計算結果を基にして、X方向の座標計算結果を補正することも可能である。例えば、Y方向に周期的な座標のずれが生じている場合は、以下の計算式で算出されるβの値によって周期的な座標のずれの逆の向きに計算結果を補正することができる。
β=α・Sin(2y/(a×π)+π/2) …(11)
ここで、βはX軸方向の周期補正値、yはY軸方向の計算座標値、αは最大補正量、aはY軸方向の周期に相当するピッチ量である。
Furthermore, the coordinate calculation result in the X direction can be corrected based on the calculation result of the Y coordinate. For example, when a periodic coordinate shift occurs in the Y direction, the calculation result can be corrected in the opposite direction of the periodic coordinate shift by the value of β calculated by the following calculation formula.
β = α · Sin (2y / (a × π) + π / 2) (11)
Here, β is a cycle correction value in the X-axis direction, y is a calculated coordinate value in the Y-axis direction, α is a maximum correction amount, and a is a pitch amount corresponding to a cycle in the Y-axis direction.
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
(1) 第1の方向に延在し、前記第1の方向に関して前記第1の方向と直交する第2の方向に平行な寸法が漸次大きくなる第1の領域と、前記第1の方向に関して前記第2の方向に平行な寸法が漸次小さくなる第2の領域とを有する第1の電極と、
前記第1の方向に延在し、前記第1の領域と前記第2の方向に対向する、前記第1の方向に関して前記第2の方向に平行な寸法が漸次小さくなる第2の電極と、
前記第1の方向に延在し、前記第2の領域と前記第2の方向に対向する、前記第1の方向に関して前記第2の方向に平行な寸法が漸次大きくなる第3の電極と
をそれぞれ有し、前記第1の電極と前記第2の電極と前記第3の電極との組が前記第2の方向に配列されてなり、検出対象と距離に応じた容量値を出力するように構成された複数の電極列と、
前記複数の電極列各々の前記第1の電極の容量値の総和である第1の値と、前記複数の電極列各々の前記第2の電極の容量値の総和である第2の値と、前記複数の電極列各々の前記第3の電極の容量値の総和である第3の値と、前記第1の値と前記第2の値と前記第3の値との和である第4の値とをそれぞれ算出し、
前記第2の値が前記第3の値よりも大きいときは、前記第1の値と前記第2の値との差と前記第4の値との比である第1の容量比に基づいて前記第1の位置座標を検出し、
前記第2の値が前記第3の値よりも小さいときは、前記第3の値と前記第1の値との差と前記第4の値との比である第2の容量比に基づいて前記第1の位置座標を検出する処理ユニットと
を具備する座標検出装置。
(2)上記(1)に記載の座標検出装置であって、
前記処理ユニットは、
前記第2の値と前記第3の値との差が第1の閾値を超えるときは、前記第1の容量比に基づいて前記第1の位置座標を検出し、
前記第2の値と前記第3の値との差が前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値未満のときは、前記第2の容量比に基づいて前記第1の位置座標を検出し、
前記第2の値と前記第3の値との差が前記第2の閾値以上前記第1の閾値以下のときは、前記第1の位置座標を前記第1の電極の中央部と判定する
座標検出装置。
(3)上記(1)又は(2)に記載の座標検出装置であって、
前記処理ユニットは、前記複数の電極列の各列における前記第1の電極の容量値と前記第2の電極の容量値と前記第3の電極の容量値との和である第5の値をそれぞれ算出し、前記複数の電極列の各列における前記第5の値に基づいて、前記第2の方向に沿った検出対象の第2の位置座標をさらに検出する
座標検出装置。
(4)上記(1)から(3)のいずれか一つに記載の座標検出装置であって、
前記処理ユニットは、前記第1の方向に関する前記第1の電極の中央部における前記第1の容量比と前記第2の容量比とが同一となるように、前記第1の容量比及び前記第2の容量比の少なくとも一方にオフセット係数を加算する
座標検出装置。
(5)上記(1)から(4)のいずれか一つに記載の座標検出装置であって、
前記処理ユニットは、前記複数の電極列と前記検出対象との対向面積に基づく前記第1の容量比及び前記第2の容量比の変動を抑制するための補正係数を、前記第4の値に乗算する
座標検出装置。
In addition, this technique can also take the following structures.
(1) a first region extending in a first direction and gradually increasing in dimension parallel to a second direction perpendicular to the first direction with respect to the first direction; and with respect to the first direction A first electrode having a second region whose dimension parallel to the second direction gradually decreases;
A second electrode extending in the first direction and facing the first region in the second direction, the dimension parallel to the second direction gradually decreasing with respect to the first direction;
A third electrode extending in the first direction and opposed to the second region in the second direction and having a dimension gradually increasing in parallel with the second direction with respect to the first direction; A pair of the first electrode, the second electrode, and the third electrode is arranged in the second direction, and outputs a capacitance value corresponding to the detection target and the distance. A plurality of configured electrode arrays; and
A first value that is a sum of capacitance values of the first electrodes of each of the plurality of electrode rows; a second value that is a sum of capacitance values of the second electrodes of each of the plurality of electrode rows; A third value that is a sum of capacitance values of the third electrodes of each of the plurality of electrode rows; a fourth value that is a sum of the first value, the second value, and the third value; Value and
When the second value is greater than the third value, based on a first capacitance ratio that is a ratio of the difference between the first value and the second value and the fourth value Detecting the first position coordinates;
When the second value is smaller than the third value, based on a second capacity ratio that is a ratio between the difference between the third value and the first value and the fourth value. A coordinate detection apparatus comprising: a processing unit that detects the first position coordinates.
(2) The coordinate detection device according to (1) above,
The processing unit is
When the difference between the second value and the third value exceeds a first threshold, the first position coordinate is detected based on the first capacity ratio;
When the difference between the second value and the third value is less than a second threshold value that is smaller than the first threshold value, the first position coordinate is detected based on the second capacitance ratio. ,
When the difference between the second value and the third value is greater than or equal to the second threshold and less than or equal to the first threshold, the first position coordinate is determined to be the central portion of the first electrode Detection device.
(3) The coordinate detection device according to (1) or (2) above,
The processing unit has a fifth value that is a sum of a capacitance value of the first electrode, a capacitance value of the second electrode, and a capacitance value of the third electrode in each of the plurality of electrode rows. A coordinate detection device that calculates each of the second position coordinates of the detection target along the second direction based on the fifth value in each of the plurality of electrode rows.
(4) The coordinate detection device according to any one of (1) to (3) above,
The processing unit includes the first capacitance ratio and the second capacitance ratio so that the first capacitance ratio and the second capacitance ratio at the center portion of the first electrode in the first direction are the same. A coordinate detection device that adds an offset coefficient to at least one of the two capacity ratios.
(5) The coordinate detection device according to any one of (1) to (4) above,
The processing unit sets a correction coefficient for suppressing a variation in the first capacitance ratio and the second capacitance ratio based on an opposing area of the plurality of electrode arrays and the detection target to the fourth value. Multiplying coordinate detection device.
1,2,3…静電容量センサ
10,20,30…電極列
11,C…第1の電極
12,L…第2の電極
13,R…第3の電極
17…表示素子
18…駆動部
19…制御部
100…座標検出装置
111…第1の領域
112…第2の領域
F…指
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1の方向に延在し、前記第1の領域と前記第2の方向に対向する、前記第1の方向に関して前記第2の方向に平行な寸法が漸次小さくなる第2の電極と、
前記第1の方向に延在し、前記第2の領域と前記第2の方向に対向する、前記第1の方向に関して前記第2の方向に平行な寸法が漸次大きくなる第3の電極と
をそれぞれ有し、前記第1の電極と前記第2の電極と前記第3の電極との組が前記第2の方向に配列されてなり、検出対象と距離に応じた容量値を出力するように構成された複数の電極列と、
前記複数の電極列各々の前記第1の電極の容量値の総和である第1の値と、前記複数の電極列各々の前記第2の電極の容量値の総和である第2の値と、前記複数の電極列各々の前記第3の電極の容量値の総和である第3の値と、前記第1の値と前記第2の値と前記第3の値との和である第4の値とをそれぞれ算出し、
前記第2の値が前記第3の値よりも大きいときは、前記第1の値と前記第2の値との差と前記第4の値との比である第1の容量比に基づいて前記第1の位置座標を検出し、
前記第2の値が前記第3の値よりも小さいときは、前記第3の値と前記第1の値との差と前記第4の値との比である第2の容量比に基づいて前記第1の位置座標を検出する処理ユニットと
を具備する座標検出装置。 A first region extending in a first direction and gradually increasing in dimension parallel to a second direction perpendicular to the first direction with respect to the first direction; and the second region with respect to the first direction. A first electrode having a second region that gradually decreases in dimension parallel to the direction of
A second electrode extending in the first direction and facing the first region in the second direction, the dimension parallel to the second direction gradually decreasing with respect to the first direction;
A third electrode extending in the first direction and opposed to the second region in the second direction and having a dimension gradually increasing in parallel with the second direction with respect to the first direction; A pair of the first electrode, the second electrode, and the third electrode is arranged in the second direction, and outputs a capacitance value corresponding to the detection target and the distance. A plurality of configured electrode arrays; and
A first value that is a sum of capacitance values of the first electrodes of each of the plurality of electrode rows; a second value that is a sum of capacitance values of the second electrodes of each of the plurality of electrode rows; A third value that is a sum of capacitance values of the third electrodes of each of the plurality of electrode rows; a fourth value that is a sum of the first value, the second value, and the third value; Value and
When the second value is greater than the third value, based on a first capacitance ratio that is a ratio of the difference between the first value and the second value and the fourth value Detecting the first position coordinates;
When the second value is smaller than the third value, based on a second capacity ratio that is a ratio between the difference between the third value and the first value and the fourth value. A coordinate detection apparatus comprising: a processing unit that detects the first position coordinates.
前記処理ユニットは、
前記第2の値と前記第3の値との差が第1の閾値を超えるときは、前記第1の容量比に基づいて前記第1の位置座標を検出し、
前記第2の値と前記第3の値との差が前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値未満のときは、前記第2の容量比に基づいて前記第1の位置座標を検出し、
前記第2の値と前記第3の値との差が前記第2の閾値以上前記第1の閾値以下のときは、前記第1の位置座標を前記第1の電極の中央部と判定する
座標検出装置。 The coordinate detection apparatus according to claim 1,
The processing unit is
When the difference between the second value and the third value exceeds a first threshold, the first position coordinate is detected based on the first capacity ratio;
When the difference between the second value and the third value is less than a second threshold value that is smaller than the first threshold value, the first position coordinate is detected based on the second capacitance ratio. ,
When the difference between the second value and the third value is greater than or equal to the second threshold and less than or equal to the first threshold, the first position coordinate is determined to be the central portion of the first electrode Detection device.
前記処理ユニットは、前記複数の電極列の各列における前記第1の電極の容量値と前記第2の電極の容量値と前記第3の電極の容量値との和である第5の値をそれぞれ算出し、前記複数の電極列の各列における前記第5の値に基づいて、前記第2の方向に沿った検出対象の第2の位置座標をさらに検出する
座標検出装置。 The coordinate detection apparatus according to claim 1,
The processing unit has a fifth value that is a sum of a capacitance value of the first electrode, a capacitance value of the second electrode, and a capacitance value of the third electrode in each of the plurality of electrode rows. A coordinate detection device that calculates each of the second position coordinates of the detection target along the second direction based on the fifth value in each of the plurality of electrode rows.
前記処理ユニットは、前記第1の方向に関する前記第1の電極の中央部における前記第1の容量比と前記第2の容量比とが同一となるように、前記第1の容量比及び前記第2の容量比の少なくとも一方にオフセット係数を加算する
座標検出装置。 The coordinate detection apparatus according to claim 1,
The processing unit includes the first capacitance ratio and the second capacitance ratio so that the first capacitance ratio and the second capacitance ratio at the center portion of the first electrode in the first direction are the same. A coordinate detection device that adds an offset coefficient to at least one of the two capacity ratios.
前記処理ユニットは、前記複数の電極列と前記検出対象との対向面積に基づく前記第1の容量比及び前記第2の容量比の変動を抑制するための補正係数を、前記第4の値に乗算する
座標検出装置。 The coordinate detection apparatus according to claim 1,
The processing unit sets a correction coefficient for suppressing a variation in the first capacitance ratio and the second capacitance ratio based on an opposing area of the plurality of electrode arrays and the detection target to the fourth value. Multiplying coordinate detection device.
前記第1の方向に延在し、前記第1の電極と前記第2の方向に対向する、前記第1の方向に関して前記第2の方向に平行な寸法が漸次小さくなる第2の電極と
をそれぞれ有し、前記第1の電極と前記第2の電極との組が前記第2の方向に配列されてなり、検出対象の近接に応じて静電容量が変化するように構成された複数の電極列と、
前記複数の電極列各々の前記第1の電極の容量値の総和である第1の値と、前記複数の電極列各々の前記第2の電極の容量値の総和である第2の値と、前記第1の値と前記第2の値の和である第3の値とをそれぞれ算出し、前記第1の値と前記第2の値との差と前記第3の値との比に基づいて、前記第1の方向に沿った前記検出対象の第1の位置座標を検出する処理ユニットと
を具備する座標検出装置。 A first electrode extending in a first direction and having a dimension gradually increasing in parallel with a second direction perpendicular to the first direction with respect to the first direction;
A second electrode extending in the first direction and facing the first electrode in the second direction, the second electrode having a dimension that gradually decreases in parallel with the second direction with respect to the first direction; Each of the plurality of first electrodes and the second electrode is arranged in the second direction, and a plurality of capacitances are configured to change in accordance with the proximity of the detection target. An electrode array;
A first value that is a sum of capacitance values of the first electrodes of each of the plurality of electrode rows; a second value that is a sum of capacitance values of the second electrodes of each of the plurality of electrode rows; A third value that is the sum of the first value and the second value is calculated, respectively, and based on a ratio between the difference between the first value and the second value and the third value. And a processing unit that detects a first position coordinate of the detection target along the first direction.
前記処理ユニットは、前記複数の電極列の各列における前記第1の電極の容量値と前記第2の電極の容量値との和である第4の値をそれぞれ算出し、前記複数の電極列の各列における前記第4の値に基づいて、前記第2の方向に沿った検出対象の第2の位置座標をさらに検出する
座標検出装置。 The coordinate detection device according to claim 6,
The processing unit calculates a fourth value that is a sum of a capacitance value of the first electrode and a capacitance value of the second electrode in each of the plurality of electrode rows, and the plurality of electrode rows A coordinate detection device that further detects a second position coordinate of a detection target along the second direction based on the fourth value in each column of the coordinate detection device.
前記第1の方向に延在し、前記第1の領域と前記第2の方向に対向する、前記第1の方向に関して前記第2の方向に平行な寸法が漸次小さくなる第2の電極と、
前記第1の方向に延在し、前記第2の領域と前記第2の方向に対向する、前記第1の方向に関して前記第2の方向に平行な寸法が漸次大きくなる第3の電極と
をそれぞれ有し、前記第1の電極と前記第2の電極と前記第3の電極との組が前記第2の方向に配列されてなり、検出対象の近接に応じて静電容量が変化するように構成された複数の電極列と、
前記複数の電極列に対向する表示面を有する表示素子と、
前記複数の電極列各々の前記第1の電極の容量値の総和である第1の値と、前記複数の電極列各々の前記第2の電極の容量値の総和である第2の値と、前記複数の電極列各々の前記第3の電極の容量値の総和である第3の値と、前記第1の値と前記第2の値と前記第3の値との和である第4の値とをそれぞれ算出し、
前記第2の値が前記第3の値よりも大きいときは、前記第1の値と前記第2の値との差と前記第4の値との比である第1の容量比に基づいて前記第1の位置座標を検出し、
前記第2の値が前記第3の値よりも小さいときは、前記第3の値と前記第1の値との差と前記第4の値との比である第2の容量比に基づいて前記第1の位置座標を検出する処理ユニットと
を具備する表示装置。 A first region extending in a first direction and gradually increasing in dimension parallel to a second direction perpendicular to the first direction with respect to the first direction; and the second region with respect to the first direction. A first electrode having a second region that gradually decreases in dimension parallel to the direction of
A second electrode extending in the first direction and facing the first region in the second direction, the dimension parallel to the second direction gradually decreasing with respect to the first direction;
A third electrode extending in the first direction and opposed to the second region in the second direction and having a dimension gradually increasing in parallel with the second direction with respect to the first direction; A set of the first electrode, the second electrode, and the third electrode arranged in the second direction so that the capacitance changes according to the proximity of the detection target. A plurality of electrode arrays configured in
A display element having a display surface facing the plurality of electrode rows;
A first value that is a sum of capacitance values of the first electrodes of each of the plurality of electrode rows; a second value that is a sum of capacitance values of the second electrodes of each of the plurality of electrode rows; A third value that is a sum of capacitance values of the third electrodes of each of the plurality of electrode rows; a fourth value that is a sum of the first value, the second value, and the third value; Value and
When the second value is greater than the third value, based on a first capacitance ratio that is a ratio of the difference between the first value and the second value and the fourth value Detecting the first position coordinates;
When the second value is smaller than the third value, based on a second capacity ratio that is a ratio between the difference between the third value and the first value and the fourth value. And a processing unit that detects the first position coordinates.
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